原位自生近β钛基复合材料探索的研究

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1、原位自生近钛基复合材料的探索研究摘要面对高技术时代对高性能钛合金材料日益紧迫的要求非连续增强钛基复合材料因其具有的高比强高比刚度耐高温和耐腐蚀性能等良好的综合机械性能已成为研究的热点与传统外加法工艺比较原位合成工艺有望低成本高效率制备高性能钛基复合材料增强体的原位合成避免了增强体的污染问题也避免了熔铸过程中存在的润湿性问题有利于制备性能更好的复合材料本研究利用钛合金的良好变形能力设计使用新型近钛合金作为基体并利用钛与碳化硼石墨之间的高温合成反应采用真空非自耗电弧炉熔炼工艺原位自生出不同增强体体积分数和摩尔

2、配比的四种钛基复合材料研究了复合材料的相组成和微结构增强体的微结构和分布状态对其机械性能的影响复合材料的单向单次热压后的微结构及其对拉伸性能的影响以及热处理工艺对材料微结构和硬度的影响为以后低成本高效制备高性能钛基复合材料提供了参考依据研究的主要结论如下1.利用Ti和CB4C之间的高温合成反应通过非自耗电弧炉经普通的钛合金熔炼工艺制备出TiB短纤维和TiC颗粒混杂增强的近钛基复合材料2.通过X射线衍射分析复合材料中的相组成结果表明原位合成的增强体为TiBTiC基体合金中包含bcc结构的相和hcp结构的相通

3、过光学金相扫描电镜和透射电镜分析了增强体的分布形貌以及增强体和基体的界面结果表明增强体分布较为均匀TiB为短纤维状TiC为近等轴状和树枝晶状增强体与基体的界面十分清洁没有反应产物存在3.研究了增强体体积分数和石墨添加对增强体的形貌的影响增强体体积分数的增多使得TiB的长径比增大而TiC则出现了粗大的树枝晶石墨添加后TiB的长径比减小体积分数高时TiC则出现粗大的树枝晶4.研究了铸态原位自生钛基复合材料的压缩性能增强体的原位合成可以大幅度提高材料的抗压性能同时保持较高塑性5.研究了热处理工艺对原位自生钛基复

4、合材料的微结构和力学性能的影响研究结果表明可通过时效强化处理来改善原位合成钛基复合材料的性能关键词非连续增强近钛基复合材料原位合成TiB,TiC,晶体结构热处理微结构力学性能INSITUSYNTHESIZEDNEAR-TITANIUMMATRIXCOMPOSITESABSTRACTDuetotheincreasingrequirementfortitaniumalloyswithhighpropertiesinhightechnologyarea,discontinuouslyreinforcedtita

5、niummatrixcompositesownthefollowingadvantages:highspecificstrength,highspecificmodulus,highelevatedtemperatureproperty,wearresistanceandlowfabricatingcost,sotheyhavebecometheresearchhotspot.Comparingwithtraditionaltechnique,insitusynthesisisavalidwaytocos

6、tlyandefficientlyproducetitaniummatrixcomposites.Theinsitusynthesisofreinforcementscanavoidthepollutionofreinforcementsandwettabilityexistingincastingtechnique,soitisvaluabletofabricatetitaniummatrixcompositeswithbetterproperties.Inthisresearch,anewnear-t

7、itaniummatrixcompositehasbeendesignedtakinguseofthegooddeformationabilityof-Ti.FourtitaniummatrixcompositeswithdifferentvolumepercentofTiBandTiCreinforcementshavebeensynthesizedutilizingthehigh-temperaturesynthesisreactionbetweentitaniumandgraphiteB4Cbyno

8、ne-consumablevacuumarcremeltingfurnace.ThephasesandthemicrostructuresoftheTiBandTiCreinforcementstheeffectsofthemicrostructuresanddistributionsofthereinforcementsonthemechanicalpropertiestheeffectsofsingle-direction